Методика детального определения акустических и коллекторных свойств горных пород по данным сейсморазведки

Актуальность проблемы. Как особённо наглядно показала практика последних лет, стабильная работа нефтедобывающей отрасли является одним из важнейших факторов, обеспечивающих экономическую и социальную жизнедеятельность как отдельных регионов, так и страны в целом. Вместе с тем в развитии этой отрасли промышленности Российской Федерации существуют серьезные проблемы. Большинство эксплуатируемых месторождений главной нефтегазоносной провинции нашей страны — Западной Сибири и ее юго-восточной части — Томской области, в частности, находятся на стадии снижающейся добычи, о чем красноречиво говорит факт почти трехкратного уменьшения извлечения нефти в России за последнее десятилетие. В такой ситуации остро встает вопрос о детальном изучении свойств нефтепродуктивных пластов для наиболее полного и экономически целесообразного извлечения из них запасов нефти. С другой стороны, требуется восполнение ресурсной базы за счет открытия и ввода в эксплуатацию новых месторождений. В пределах Западной Сибири и в ее юго-восточной части выявлены и освоены крупные запасы нефти и газа. Наиболее нефтегазоперспективные районы этого региона характеризуются высокой степенью изученности, т.к. плотно освещены материалами сейсморазведки и глубокого бурения. При этом практически все крупные и средние по размерам антиклинальные структуры изучены поисковым и разведочным бурением, а связанные с ними залежи нефти находятся в промышленной разработке. Это приводит к необходимости вводить в разведку и эксплуатацию локальные поднятия значительно меньших размеров, а также ловушки неантиклинального типа. В первом случае становится очень актуальным, а во втором безусловно необходимым детальный прогноз латерального развития и коллекторских свойств песчаных пластов-резервуаров. Практически единственным источником информации, позволяющей произвести такой прогноз до постановки глубокого бурения, являются данные сейсморазведки. Сейсмическая информация отвечает как минимум двум необходимым для решения данной задачи требованиям: во-первых, она поступает непосредственно от исследуемого объекта, во-вторых, характеризуется высокой дифференцированностью и дискретностью, по вертикали и горизонтали, особенно при использовании трехмерной модификации сейсморазведки. При этом по-прежнему актуальной остается задача повышения достоверности интерпретации данных сейсморазведки с целью прогноза свойств геологического разреза и нефтегазоносных песчаных пластов в особенности. Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является использование расчета акустических свойств горных пород, непосредственно влияющих на формирование регистрируемой сейсмическими методами волновой картины. Актуальным остается и вопрос совершенствования методик интерпретации сейсмических данных на основе их сопоставления с детальным изучением геологического разреза по скважинным данным, получаемым в результате эксплуатационного бурения.

Цель работыразработка методики интерпретации сейсморазведочных материалов с целью детального определения акустических и коллекторских свойств горных пород в терригенном разрезе юго-востока Западной Сибири.

Основные задачи исследования:

• анализ петрофизических предпосылок интерпретации сейсморазведочных материалов в различных нефтегазоносных комплексах отложений;

• анализ акустических предпосылок детальной интерпретации сейсмических волновых полей с целью прогноза свойств горных пород;

• анализ методик интерпретации сейсморазведочных материалов, направленных на изучение акустических и кол-лекторских свойств;

• разработка методики определения акустических свойств горных пород при комплексном использовании скважинной информации и данных сейсморазведки;

• разработка методики определения коллекторских свойств горных пород при комплексном использовании материалов ГИС, сейсморазведки и керна;

• оценка геологической эффективности разработанных методик на примере внедрения их в практику работ ОАО «Томскнефть» ВНК.

Исходный материал: Основой для проведенных работ по изучению петрофизических свойств послужили результаты исследований 7 05 образцов керна, отобранных из 33 скважин на 17 площадях. При анализе акустических свойств горных пород широко использовался комплекс каротажных диаграмм, включающий акустический каротаж (АК) по скорости. Были проанализированы и изучены геофизические материалы по разрезам 12 6 разведочных и 725 эксплуатационных скважин, пробуренных на 7 2 площадях. Изучены и проанализированы графики пластовых скоростей в глубинном и временном масштабах, полученных при интерпретации данных АК Л. А. Фроловой по 52 скважинам. Всего обработано 8 4 сейсмических профиля общей протяженностью 1811 пог. км на Карасевской и Северо-Карасевской площадях, Северо-Вахском месторождении, Западно-Полуденном месторождении, Игольском месторождении, на участке между Северным и Вахским месторождениями, на Ка-тыльгинском, Западно-Катыльгинском, Онтонигайском месторождениях и на участке между Катыльгинским и Первомайским месторождениями на, территориях Томской области и Ханты-Мансийского АО.

В работе применялись теоретические разработки, почерпнутые из опубликованных литературных источников, а также фондовые материалы.

Научная новизна работ ы: В настоящей работе обоснованы предпосылки и разработана методика определения акустических и коллекторских свойств горных пород по данным сейсморазведки в терригенном разрезе месторождений и нефтегазоперспективных территорий юго-восточной части Западно-Сибирской плиты.

Наиболее значимые новые результаты заключаются в следующем :

• выявлены особенности в распределении физических свойств горных пород узких стратиграфических интервалов и их взаимных зависимостях;

• разработана методика детального определения акустических и коллекторских свойств горных пород по данным сейсморазведки и технологические приемы интерпретации сейсмических материалов;

• определены условия получения качественного первичного сейсмического материала с целью его последующей детальной интерпретации;

• на примере Игольской площади доказана возможность картирования по сейсмическим данным (с применением разработанной методики определения акустических свойств горных пород) особенностей внутреннего строения коллектора, таких, как внутрирезервуарные карбонатные прослои. Построена карта строения нефтеносного пласта Ю12 на Игольской площади;

• с применением технологических приемов, входящих в разработанную методику, получены карты распростране.

0 1Б ния и свойств песчаных пластов Ю] и Юх на участке между Катыльгинским и Первомайским месторождениями.

Основные защищаемые положения диссертации:

1. При интерпретации данных сейсморазведки необходимо использовать с целью определения физических свойств законы распределения акустических жесткостей горных пород для узких стратиграфических интервалов, т.к. учет только пластовых скоростей или данных по большим стратиграфическим интервалам приводит к существенным ошибкам;

2. По значениям акустической жесткости предпочтительно определять открытую пористость горных пород нежели их литологию;

3.При комплексном использовании данных сейсморазведки и материалов геофизических исследований скважин (ГИС) возможен прямой расчет акустических жесткостей горных пород (решение обратной задачи);

4.Использование метода расчета акустических жесткостей по сейсмическим данным не несет субъективных ошибок, связанных с заданием исходной и коррекцией промежуточных моделей в методиках, основанных на подборе параметров ;

5. При расчете акустических жесткостей по сейсмическим данным обычное преобразование Фурье обладает большей устойчивостью по сравнению с быстрым преобразованием Фурье.

6. Комплексная карта строения пласта Юх2(на основе интерпретации сейсморазведки) на Игольской площади;

7.Карта эффективных толщин пласта Юх° на северовосточном склоне Каймысовского свода;

Практическая ценность работы: Полученные автором в процессе исследований методические разработки и приемы интерпретации данных сейсморазведки необходимы для дальнейшего повышения достоверности прогноза свойств геологического разреза по сейсмическим материалам. Методические и технологические приемы автора позволяют определять акустические и коллекторские свойства песчаных пластов-коллекторов по материалам сейсморазведки на нефте-перспективных участках, в межскважинном пространстве на эксплуатируемых месторождениях, а также за пределами ковра эксплуатационного бурения на разбуриваемых месторождениях, что, в свою очередь, позволяет более обоснованно судить о геологическом строении изучаемых объектов и рационально размещать разведочные и эксплуатационные скважины. Кроме того, получаемая информация о строении коллектора на разрабатываемых месторождениях делает возможным корректировать режимы закачки нагнетаемой воды и отбора нефти, а также оптимизировать применение методов повышения нефтеотдачи нефтеносных пластов. Все это позволяет повысить эффективность как поисково-разведочного бурения, так и разработки нефтяных месторождений.

Детальное изучение толщин и открытой пористости песчаных пластов по материалам сейсморазведки, особенно в модификации 3−0, позволяет существенно уточнить оценку количества углеводородов на стадии подсчета запасов.

Реализация работы на произво детве. Разработанная методика и отдельные входящие в нее технологические приемы реализованы в ОАО «Томскнефть» ВНК, а позднее в ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК».

Полученные данные использованы при планировании геологоразведочных работ ОАО «Томскнефть» и размещении эксплуатационного бурения на Игольской площади.

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертационной работы изложены в пяти отчетах по научно-исследовательским работам и доложены на научно-практическом совещании, посвященном индексации сейсмических отражающих горизонтов в Западной Сибири (г.Ханты-Мансийск, февраль 1989 г.), на Всероссийском научно-техническом совещании «Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях» (г.Томск, 18−21 марта 1996 г.), на научно-практической конференции «Перспективы внедрения научно-технических достижений и новых технологий при разведке и разработке месторождений» (г.Томск, 27−28 июня 1996 г.), на Первом международном научном симпозиуме в рамках Международного научного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука — третье тысячелетие» (г.Томск, 11−12 декабря 1996 г.), на конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г.Ханты-Мансийск, 3−5 декабря 1997 г.), на научной конференции «Актуальные вопросы геологии и географии Сибири» (г.Томск, 2−4 апреля 1998 г.), на заседаниях секции ученого совета по геологии и разработке ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК» (1996 г., 1997 г.), на заседаниях ЦКРР ОАО «Томскнефть» ВНК (1996 г.), на совещании пользователей программных продуктов фирмы Schlumberger Geo-Quest Forum'98 (г.Канны, Франция, 25−27 марта 1998 г.) Канны.

Публикации. По вопросам, рассмотренным в диссертации, опубликовано 11 печатных работ и защищено 7 производственных и тематических отчетов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, содержит 141 страницу машинописного текста, 1 таблицу и 34 рисунка. Библиография включает 108 наименований.

Основные результаты диссертационной работы, определяющие ее научную и практическую значимость, сводятся к следующему :

1. Проанализированы физические предпосылки литологиче-ской интерпретации данных сейсморазведки по значениям пластовых скоростей продольных волн, плотности и акустической жесткости для разных стратиграфических интервалов и оценен уровень погрешности при ее проведении.

2. Проанализированы зависимости между акустической жесткостью горных пород и значениями открытой пористости для разных стратиграфических интервалов, оценены возможность использования таких зависимостей при прогнозе коллекторских свойств горных пород и уровень погрешности.

3. Сформулированы требования к используемым при работах по предлагаемой методике сейсмическим материалам и скважин-ным данным.

4. Разработаны методические приемы расчета акустических жесткостей по сейсмическим данным:

— доказано, что совместное использование сейсмических и скважинных данных, преобразованных в частотную область, позволяют при корректных условиях получить точное представление об используемом импульсе и модели среды;

— установлено, что применение дискретного преобразования Фурье дает более устойчивое решение при не вполне корректных исходных условиях задачи, с каковыми и имеет дело сейсморазведка;

— подобран ряд приемов по статистической обработке используемого импульса и рассчитываемых трасс акустической жесткости, улучшающих окончательный результат.

5. Показано, что пересчет акустических жесткостей по эмпирическим зависимостям, полученным для конкретной площади и узкого стратиграфического интервала, в величины открытой пористости, повышает точность, детальность и читаемость результатов интерпретационной обработки по предлагаемой методике .

6. Применение разработанной методики на конкретных месторождениях позволило получить ряд геологических результатов :

— на Северо-Вахском месторождении доказана возможность использования методики для верхнеюрского интервала разреза. По результатам обработки профиля 1.88.11 уточнено строение песчаных пластов горизонта и обосновано предположение о наличии литологического экрана залежи пласта К³;

— на Западно-Полуденном месторождении доказана возможность использования разработанной методики для прогноза свойств верхней части нижнемелового разреза, уточнено строение залежей в пластах А¹, Ав12, Ав13 и Ав2;

— на территории между Катыльгинским и Первомайским месторождениями применение отдельных методических приемов разработанной методики позволило получить ряд карт, характеризующих свойства песчаных пластов Юх°, Юх1а, Юх16. По внешней оценке ошибка определения эффективных толщин пласта Юх° по ним составила 1.1м или 13% при толщине пласта 8 м;

— на Игольском месторождении показана возможность картирования по косвенным признакам зон распространения карбо-натизированных прослоев в теле песчаного пласта Юх2. Построена его карта, подтвердившая косослоистое строение ба-рового тела песчаного пласта, нефтеносного на Игольском месторождении .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Изложенные материалы позволяют констатировать, что разработана методика определения акустических и коллекторских свойств горных пород, дополняющая и развивающая достижения предыдущих исследователей, является весьма эффективной. Методика опирается на комплексное использование петрофизиче-ских данных, скважинной информации об акустических свойствах разреза и материалов сейсморазведки. Применение методики позволяет решать тонкие геологические задачи по прогнозу строения песчаных пластов-коллекторов и вмещающих их низко-или непроницаемых пород на стадиях разведки и разработки месторождений. В зависимости от конкретной ситуации методика может быть применена в полном объеме или в виде отдельных методических приемов.

Методика нашла практическое применение и в настоящее время используется в работах ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК».